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  • 浅埋深薄基岩煤层连续采煤机开采顶板管理技术研究2020年第8期

    作者:杜 涛

    单位:(中国煤炭科工集团太原研究院有限公司,山西省太原市,030006)

    摘 要 针对浅埋深薄基岩煤层条件下连续采煤机开采顶板难以管理的问题,为保障安全高效开采,系统分析了煤柱支护、人工强制放顶、充填开采等顶板管理技术在该开采工艺条件下的技术原理与效果,研究了上述不同顶板管理方式的优缺点,并在张家峁5-2号煤层残采区联合应用煤柱支护与人工强制放顶技术管理顶板。结果表明,留设煤柱及人工强制放顶方式各有优缺点,在现场应用时根据实际地质条件和开采工艺组合应用不同的顶板管理方式可满足现场需求;连续采煤机充填开采能有效防止顶板大面积垮落,显著提高工作面回采率,同时能减少甚至避免地表沉陷。

    关键词 浅埋深煤层 连续采煤机 顶板控制 充填开采 水力压裂 卸压爆破

  • 8.8 m超大采高综采面机电安装成套设备研发和应用2020年第8期

    作者:刘建良 赵 波

    单位:(国家能源集团神东煤炭集团开拓准备中心,陕西省榆林市,719315)

    摘 要 为了适应超大采高综采面对管线安装高度、安装速度的要求,国家能源集团神东煤炭集团通过对超大采高工作面管线安装工艺、安装方式、安装速度的深入调研和分析,重新开发并应用了管道切割除锈刷漆一体机、管道自动焊接机、防爆管道吊运车、防爆预埋孔钻车、防爆升降平台车、防爆管道抓举车6种机电安装特种作业装备,详细介绍了6种装备的主要技术参数、结构组成与工作原理以及应用情况及效果。通过在国家能源集团神东煤炭集团上湾煤矿的实际应用表明,6种装备实现了超大采高工作面的管线的快速安装,保障了超大采高智能综采面的正常接续,取得了良好的应用效果。

    关键词 8.8 m超大采高 智能综采面 机电安装 成套设备 快速安装

  • 浅埋薄基岩重复采动条件下“两带”高度发育规律实测研究2020年第8期

    作者:冉星仕1 于秋鸽2,3

    单位:(1.神木县隆德矿业有限责任公司,陕西省榆林市,719316;2.天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京市朝阳区,100013;3.煤炭科学研究院有限公司开采研究分院,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 为了研究浅埋薄基岩重复采动条件下覆岩“两带”高度发育规律,以隆德煤矿实际地质采矿条件为工程背景,采用理论计算、现场实测的分析方法研究了隆德煤矿101工作面单一煤层开采及209工作面重复采动条件下的“两带”高度发育规律。研究结果表明:浅埋薄基岩煤层单一工作面开采的垮采比为5.34~5.64,裂采比16.31~16.66,与理论值相近,厚及巨厚坚硬岩层对导水裂缝隙带发育具有抑制作用;重复采动条件下,上部煤层的垮采比增大,下部煤层垮采比减小,现行采煤规范中重复采动条件下的“两带”高度计算公式忽略了两层煤的相互影响;隆德煤矿浅埋薄基岩条件下101、209工作面重复开采的导水裂缝隙带高度约为90.31~99.95 m,裂采比为22.58~24.99。

    关键词 浅埋薄基岩 重复采动 两带高度 发育规律 安全开采

  • 准备工作面走向断层探测技术的应用研究2020年第8期

    作者:王海波1 魏著霖2 焦 阳3 窦文武3

    单位:(1.山西汾西矿业(集团)有限责任公司双柳煤矿,山西省吕梁市,033303;2.山西三晋华易矿井技术服务有限公司,山西省太原市,030006;3.山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司技术研究院,山西省晋城市,048006)

    摘 要 走向断层的发育对煤矿准备工作面的布置和回采影响巨大,为准确探明地质构造,以山西华晋吉宁煤业2107准备工作面为试验现场,优选先进的Summit Ⅱ Ex 防爆槽波地震仪,合理布置检波器孔和炮孔,开展槽波地震反射法勘探及相关研究。结果表明:选取1100 m/s的槽波速度、140Hz的槽波主频和115~150Hz的槽波频谱区间进行处理和计算,本试验共探测出2处反射异常界面,分别推断为2107准备工作面附近F7和F5断层的漂移,经钻探验证,探测效果良好,另外,2107回风巷已掘巷道的反射同相轴也十分清晰,间接证明了槽波地震反射法探测空巷的可行性。

    关键词 准备工作面 走向断层 槽波反射法勘探 空巷探测

  • 8.8 m超大采高综采工作面支架选型应用及顶板管理研究2020年第7期

    作者:冀宏波 李玉福

    单位:(国家能源集团神东煤炭集团上湾煤矿,内蒙古自治区鄂尔多斯市,017209)

    摘 要 针对8.8 m超大采高综采工作面开采强度高、顶板活动剧烈、管理难度大的问题,基于上湾煤矿12402综采工作面的顶板管理技术,对工作面矿压规律进行预测、对工作面支架的选型以及现场顶板安全管理体系进行了阐述分析。结果表明,采用类比法预测工作面回采矿压参数和规律能够满足超大采高工作面应用所需;强制放顶、擦顶移架法、超前拉架法等常规工艺在8.8 m超大采高情况下仍然有效,施工中形成的顶板安全管理体系保障了超大采高工作面的安全高效生产。

    关键词 8.8 m超大采高工作面 综采工作面 顶板管理 顶板安全 矿压规律预测

  • 加载速率影响下裂隙细砂岩力学特性试验研究2020年第7期

    作者:于利强1,2 邓 亮2 回新冬2 曹志国1 周保精1

    单位:(1.国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京市昌平区,102211;2.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 天然岩石含多种原生缺陷,受工程扰动影响易促使载荷速率发生变化,为确保岩体工程的稳定性,需对加载速率及裂隙影响下的岩石力学特性进行研究。以均质细砂岩试样为研究对象,试样中央预制0°~90°贯通裂隙,通过单轴压缩试验和声发射试验研究加载速率影响下的裂隙砂岩力学性质变化规律。结果表明:相同裂隙倾角下,试样的抗压强度、峰值应变以及弹性模量均与加载速率呈正相关关系;加载速率对岩石力学性质的强化效应具有区间性,低数量级时加载速率的作用程度明显高于高数量级时。砂岩试样的力学性质受控于裂隙倾角α,随着α的增加,试样峰值强度先增加后减小,并在α=15°时达到最低值。声发射计数特征能够准确反映砂岩试样的破坏过程,岩石加载过程中,声发射计数经历“剧烈-平静-剧烈”的过程,且随着加载速率的增加,加载前期尤其是峰值强度前记录到的明显声发射事件数降低。

    关键词 加载速率 裂隙倾角 单轴压缩 力学性质 声发射

  • 大变形巷道组合锚索支护力学模型及应用2020年第7期

    作者:王治文1 陆银龙2 吴秉臻2

    单位:(1. 山西煤炭进出口集团左云韩家洼煤业有限公司,山西省大同市,032000;2. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 运用材料力学、弹性力学等理论,建立了单体锚索支护和组合锚索支护两种不同锚索支护方式作用下巷道顶板固支梁力学模型,研究了两种支护方式下巷道顶板的受力状态与挠度特征,结果表明:与单体锚索支护相比,组合锚索支护时巷道顶板的固支端及顶板中部的弯矩显著降低,顶板的挠度明显减小。在此基础上,在山西韩家洼矿22206工作面运输巷开展了现场组合锚索支护试验,现场矿压监测结果表明:组合锚索支护形式下的巷道顶板下沉量和顶板离层值较单体锚索支护分别降低了53.8%和56.3%,巷道顶板支护状况得到很大的改善,取得良好的支护效果。

    关键词 复杂巷道 单体锚索 组合锚索 力学机理

  • 金谷煤矿沿空留巷技术研究2020年第6期

    作者:赵志超

    单位:(冀中能源邢台矿业集团有限责任公司技术部,河北省邢台市,054000)

    摘 要 针对金谷煤矿10901工作面沿空留巷浅埋煤层、复合顶板的地质条件,结合超前预裂爆破与密集支护技术,设计了2种不同形式的爆破参数,并提出了以锚梁网索作为巷道基本支护,单体支柱+π型铰接顶梁+工字钢护帮腿作为组合支护体系的围岩控制技术。根据矿压观测结果表明,在一次采动影响下,沿空留巷顶底板及两帮移近量能够保持在可控范围内,并逐渐趋于稳定,实现了金谷煤矿首个沿空留巷的成功实施。

    关键词 沿空留巷 预裂爆破 组合支护 矿压观测

  • 8.8 m超大采高综采面回采巷道合理支护参数研究2020年第6期

    作者:贾士耀

    单位:(神东煤炭集团生产管理部,陕西省榆林市,719315)

    摘 要 神东煤炭集团上湾煤矿12401综采工作面为全国首个8.8 m超大采高综采工作面,为满足采掘、运输和通风需求,该工作面回采巷道需要相对较大的设计尺寸。为确保该综采工作面安全回采试验,采用工程类比、理论计算、数值模拟和现场监测等综合研究手段,确定了超大采高综采工作面回采巷道支护方式为“锚网索带”联合支护,并确定了关键支护参数。通过数值模拟和现场实测,结果表明围岩变形量均小于10 mm,支护效果良好,验证了回采巷道支护参数的合理性。

    关键词 8.8 m超大采高综采面 支护设计 围岩变形量 工程类比 理论计算 数值模拟 现场监测

  • 复合顶板回风巷切顶卸压控制技术研究2020年第6期

    作者:王从才1 胡鑫印2 孙秋荣1 张晓琴3

    单位:(1.江苏建筑职业技术学院,江苏省徐州市,221116;2.昆山市建设工程质量检测中心,江苏省苏州市,215337;3.徐州宝丰特钢有限责任公司,江苏省徐州市,221137)

    摘 要 为研究复合顶板条件下采煤面巷道切顶卸压控制技术,以南梁矿30104采煤面回风巷为研究背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场实测的方式,对巷道围岩控制情况进行了探究。研究结果显示:切顶卸压沿空成巷方式能够有效解决复合顶板沿空留巷的问题,通过不同切顶参数的数值模拟,确定最优切顶高度为7 m,最优切顶角度为15°,巷道采用“锚杆索+恒阻锚索”支护方式。现场实测结果表明,30104回风巷顶底板移近量稳定在210 mm,巷帮位移维持在180 mm,恒阻锚索受力维持在35 kN,切顶卸压方式对巷道的控制效果显著。

    关键词 切顶卸压 沿空留巷 围岩控制 数值模拟

  • 基于渗水试验的煤岩压裂液静态滤失特征分析2020年第6期

    作者:陈立超1,2 王生维2,3 张典坤2 孟祥凯1

    单位:(1.内蒙古工业大学矿业学院,内蒙古自治区呼和浩特市,010051;2.晋煤集团煤与煤层气共采国家重点实验室,山西省晋城市,048204;3.中国地质大学(武汉)资源学院,湖北省武汉市,430074)

    摘 要 压裂液滤失是制约煤储层压裂造缝效率、诱发储层物性伤害的关键,厘定压裂液静态滤失特征尤其是空间渗滤非均质性对于煤储层压裂液滤失机制深化、降滤失剂材料改进具有实际意义。为此采用大尺寸煤岩试样开展渗水试验研究,查明了清洁、冻胶压裂液在原生结构煤体、碎裂构造煤体中的渗水习性。研究结果表明,静态滤失过程中煤岩压裂液渗水系数和渗透速度受到压裂液体系、驱动压差及煤体结构的综合影响,整体上随着累计渗滤液量的增加均呈现出负幂指数形式的降低,清洁压裂液在原生结构煤体中初滤失现象明显。研究结果还表明,压裂液渗滤侵入原生结构煤岩导致裂缝两侧煤岩封闭性孔隙回弹响应,以及压裂液侵入构造煤岩开放孔隙内的甲烷气体置换效应,是导致煤岩压裂液静态滤失中渗滤驱动压差、渗滤速度降低的关键微观机制。

    关键词 大尺寸煤样 渗水试验 压裂液滤失 渗水系数 滤失微观机制

  • 厚煤层掘进巷道过破碎带超前支护参数优化研究2020年第5期

    作者:梁沙平1 陆银龙2,3 贺梦奇2,3 郭 鹏2,3

    单位:(1.山西煤炭进出口集团左云韩家洼煤业有限公司,山西省大同市,032000;2.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏省徐州市,221116;3.中国矿业大学力学与土木工程学院,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 以山西韩家洼矿22#煤层二采区22205运输巷掘进工作面的具体工程地质条件为背景,运用FLAC3D建立了厚煤层掘进巷道过破碎带超前支护的三维数值计算模型,系统研究不同超前支护参数对破碎区巷道围岩应力分布、变形与破坏特征的影响规律。在此基础上,合理设计与优化了22205厚煤层运输巷过破碎带的超前支护方案与参数,并进行了现场工程实践。现场矿压监测数据表明,采用优化后的超前钢管临时支护方案与参数显著增强了破碎区围岩承载能力,有效控制了破碎区围岩变形的发展,保障了矿井安全高效生产。

    关键词 掘进巷道 破碎带 超前支护参数 数值模拟 厚煤层

  • 熔模铸造弧角型PDC钻头的研究与应用2020年第5期

    作者:田宏杰

    单位:(中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西省西安市,710077)

    摘 要 针对在加工弧角型PDC钻头过程中存在的效率低、成本高、衔接工序多等问题,对采用熔模铸造工艺制造弧角型PDC钻头进行了相关研究。研究发现,将熔模铸造技术应用在弧角型PDC钻头的制造上,不但可以使钻头上复杂曲面一次性铸造成型,而且可以大大提升钻头的生产效率,降低钻头制造成本;同时,熔模铸造弧角型PDC钻头还具有良好的力学性能,钻速和钻头寿命均与普通机械加工弧角型PDC钻头相当,能够满足现场应用要求。

    关键词 熔模铸造 弧角型PDC钻头 铸造材料 钻孔施工

  • 巷道高应力区U型钢支护技术研究2020年第5期

    作者:周 营

    单位:(窑街煤电集团天祝煤业有限责任公司,甘肃省武威市,733211)

    摘 要 针对宏阳煤矿巷道高应力区实际地质条件,在原有普通U型钢支护方案的基础上提出U型顶棚加上横梁支护、U型顶棚加上下横梁支护和U型顶棚加上横梁和两侧纵撑支护3种新的支护方案;在有限元软件FLAC3D中建立了数值模拟模型,分别模拟了原有支护方案在内的4种支护方案的巷道围岩位移分布和最大、最小主应力分布等参数,并在巷道两帮布置测点得到巷道两帮位移曲线;分析结果表明:U型顶棚加上横梁和两侧纵撑支护为最优支护方案。在该方案实施期间,矿井巷道的顶板下沉量与两帮移近量大大减小,其中,顶板最大下沉量与两帮最大移近量分别为66 mm和21 mm,围岩稳定性得到有效控制。

    关键词 高应力区 U型钢 围岩稳定性 数值模拟 支护方案

  • 大流量乳化液泵高压填料密封试验研究2020年第4期

    作者:叶 健

    单位:(北京天地玛珂电液控制系统有限公司,北京市朝阳区,100013)

    摘 要煤矿井下乳化液泵经常出现高压填料密封失效的问题,通过高压大流量乳化液泵工业性试验,选用了3种填料密封,介绍了填料密封的结构,分析了填料密封的机理和失效形式,并从填料密封结构所包含的填料箱、填料、柱塞及导向套等直接影响因素阐述了填料密封的使用注意事项和改善措施。

    关键词 乳化液泵 供液系统 填料密封 试验研究

  • 复杂应力区段煤柱合理留设宽度仿真研究2020年第4期

    作者:黄嘉彬1 孙晓元1 王 祎1,2 戴玉笠1,2 冯燕1,3

    单位:(1. 太原科技大学环境与安全学院,山西省太原市,030024; 2.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京市海淀区,100083; 3.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁省阜新市,123000)

    摘 要针对南关煤矿3205运输巷道工作面掘进与支护困难、巷道变形严重且维修频繁的现状,为破解复杂应力情况下煤柱合理留设宽度这一关键性问题,借助FLAC 3D软件进行了应力场与位移场仿真分析。研究结果表明:显著的水平应力场、邻近的采动应力场与劣化的围岩稳定性三重因素的综合作用是制约3205运输巷正常掘进作业的瓶颈。在不同煤柱宽度方案比选过程中,窄煤柱在应对较强水平应力与剪切应力作用时处于劣势。煤柱宽度越大,采动应力场对煤柱及工作面的影响越小,采掘活动更为安全。经过方案比选,最终确立留设煤柱在复杂应力区段的合理宽度为30 m。

    关键词 复杂应力 煤柱宽度 应力场 位移场 数值模拟

  • 回采工作面隐伏构造无线电波透视技术精细化探测研究2020年第4期

    作者:王圣龙

    单位:(中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆市九龙坡区,400039)

    摘 要为查明西山煤电西曲煤矿18401回采工作面影响开采的隐伏地质构造,为工作面的安全开采提供准确的物探地质资料,基于矿井无线电波透视理论,对18401工作面采用非均匀间隔观测系统进行无线电波透视探测,采用非均匀网格观测系统对回采工作面发射点和接收点进行加密布置,提高射线的覆盖密度,多次叠加提高信噪比。结果表明,针对回采工作面巷道边界未揭露、地质构造分布不明的情况,根据现场条件灵活采用非均匀间距观测系统,可以取得高精度的探测结果,提高工作面隐伏构造的探测精度。

    关键词 无线电波透视 隐伏地质构造 非均匀间隔 探测精度 回采工作面

  • 水平裂缝对坚硬顶板失稳破断的影响规律研究2020年第4期

    作者:王海洋1 周宴民1 孙 凯2 夏彬伟3 李寿龙4 刘成武5

    单位:(1.重庆交通大学土木工程学院,重庆市南岸区,400074;2.山东省煤炭泰山疗养院,山东省泰安市,271000;3.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆市沙坪坝区,400030;4.安徽省职业病防治院职业卫生技术服务中心,安徽省合肥市,230022;5.陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司,陕西省榆林市,719314)

    摘 要为了研究水力压裂形成水平裂缝后坚硬顶板的失稳破断规律,基于材料力学和关键层相关理论,结合数值模拟,对含水平裂缝坚硬顶板的变形破坏特征和失稳破断机制进行了研究。结果表明:当坚硬顶板存在水平贯穿裂缝时,无论上位与下位岩层是否发生同步运动,坚硬顶板的破断步距均小于其初始极限跨距。存在水平贯穿裂缝的坚硬顶板及其上覆岩层,会形成拉压复合破坏区,更易于发生失稳破坏。坚硬顶板块体咬合点区域的拉压复合破坏作用是造成块体局部失稳、回转加剧和整体破断的主要原因。

    关键词 水力压裂 坚硬顶板 水平贯穿裂缝 破断步距 裂缝面

  • 孤岛工作面沿空巷道支护技术研究与应用2020年第3期

    作者:张照允

    单位:(兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿,山东省济宁市,272102)

    摘 要 孤岛工作面受邻近采空区采动影响,沿空巷道破坏变形严重,对工作面掘进和回采影响较大。兴隆庄煤矿在10304孤岛工作面两巷掘进过程中采用提高锚杆预紧力、增加帮部皮带梯、使用增大型锚杆螺帽提高支护体系护表面积,二次支护使用浆锚杆(索)增加小煤柱承载能力,支护效果良好,巷道变形破坏得到有效控制。

    关键词 孤岛工作面 沿空巷道 支护技术

  • 工作面运输平巷超前支护技术优化研究2020年第3期

    作者:姜明伟 王子君 戴星航 陈忠越

    单位:(辽宁石油化工大学矿业工程学院,辽宁省抚顺市,113001)

    摘 要 针对工作面运输平巷受上覆岩层自重应力和工作面采动形成的超前支承压力影响条件下的顶板控制问题,以晋能集团四通煤业205工作面运输平巷超前支护为工程背景,采用数值模拟方法分析了单体液压支柱与迈步式液压支架对工作面运输平巷超前支护效果的影响。通过对两种超前支护方式下工作面运输平巷应力分布规律及位移变化规律的分析,得出单体液压支柱支护时巷道围岩最大变形速率是迈步式液压支架支护时的两倍左右,为回采工作面运输平巷推广使用迈步式液压支架进行超前支护提供了可靠依据。

    关键词 超前支护 超前支承压力 迈步式液压支架 采动影响 变形速率